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1、宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计 题目：大闷盖落料拉深模具设计题目：大闷盖落料拉深模具设计 系系 部部 现代制造工程系现代制造工程系 专专 业业 名名 称称 模具设计与制造模具设计与制造 班班 级级 模模 具具 11041104 班班 姓姓 名名 何何 利利 指指 导导 教教 师师 郭郭 容容 20122012 年年 1010 月月 3131 日日 宜宾职业技术学院 毕业设计选题报告 姓名何利性别女学号 201013117 系部 现代制造 工程系 专业 模具设计 与制造 毕业设计 题目 大闷盖落料拉深复合模设计 课题来源生产课题类别设计 选做本课题的原因及条件分析： 原因：模具是现代
2、工业生产中重要的工艺装备之一。在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、 玻璃、粉末冶金、陶瓷等生产行业中得到广泛应用。某些发达国家的模具总产值以超过机床 工业的总产值在这些国家，模具工业已摆脱了从属地位而发展成为独立的行业。近年来，我 国的模具工业也有了较大的发展，模具制造工艺和生产装备智能化程度越来越高，极大地提 高了模具制造的精度、质量和生产率。也在我们三年所学的知识上得到好的实践和检验，进 一步提高我们的自身能力，另外还可以为我们今后在工作岗位上打下好的基础。 条件分析：利用所学的 CAD 和 UG 知识，零件检测技术，机械制造基础，冲压模具设计 等知识完成我们的毕业设计。 因此，我申请此课题，
3、望指导老师及系领导批准。 内容和要求： 内容：零件的工艺分析（尺寸、精度），冲裁工艺方案的确定，确定模具总体结构 的方案，排样设计与计算，送料步距与条料宽度计算，计算冲压力和压力中心，凸凹模 设计计算及设计工艺过程，模具总体设计与主要部件设计。 要求：（1）按时完成毕业设计相关工作；（2）严格按照国家标准绘制相关零件图图形； （3）毕业设计独立正确、论述充分、结构严谨合理、文字通顺、专业用语准确书写工整规 范、图表完备整洁正确；（4）按学院要求写出设计说明书。 指导教师意见： 签名： 年 月 日 系部毕业论文（设计）领导小组意见： （签章） 年 月 日 I 大闷盖落料拉深复合模 摘 要 随着中
4、国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。此文针对闷盖的冲裁工 艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和 连续工序） ，确定用一幅复合模完成落料、拉深的工序过程。介绍了闷盖冷冲压成形 过程，经过对闷盖的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按 照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要 分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的 确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。 还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、落料凹模、拉深凸模、卸料装置、凸模
5、固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用。通过充分利用现代模具制造技术对传统 机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法 对类似产品具有一定的借鉴作用。 关键词关键词：闷盖；模具设计；复合模；拉深 II 目目 录录 1 绪论1 2 冲裁件工艺性分析2 2.1 零件图2 2.2 材料分析2 2.3 零件结构3 2.4 尺寸精度3 3 确定工艺方案4 3.1 计算毛坯尺寸4 3.1.1 选取修边余量4 3.1.2 毛坯直径5 3.2 确定是否需要压边圈5 3.3 计算拉深次数6 3.4 确定工艺方案7 4 模具总体结构设计8 4.1 模具类型的选择8 4.2 定位方式
6、的选择8 4.3 卸料方式的选择8 4.4 标准模架和导向零件的选择9 5 主要工艺参数的计算10 5.1 排样、计算条料宽度及步距的确定10 5.1.1 搭边值得确定10 5.1.2 条料宽度的确定11 5.1.3 排样方法12 5.1.4 利用率的计算13 5.2 计算工艺力、初选设备14 5.2.1 计算工艺力14 III 5.2.2 初选压力机16 5.3 计算压力中心17 5.4 计算凸、凹模刃口尺寸及公差18 6 模具的结构设计 .21 6.1 工作零件设计21 6.1.1 落料凹模的设计21 6.1.2 拉深凸模的设计22 6.1.3 凸凹模的设计23 6.2 卸料部分的设计23
7、 6.3 定位零件的设计24 6.3.1 挡料销24 6.3.2 导料销的选用24 6.4 模架及组成零件设计25 6.4.1 模架25 6.4.2 模座26 6.5 连接与固定零件26 6.5.1 模柄26 6.5.2 固定板27 6.5.3 垫板27 6.6 橡胶的设计27 7 选定冲压设备 .29 7.1 校核闭合高度29 7.2 冲压设备选定29 8 模具总装图 .30 总结31 致谢32 参考文献33 1 1 绪论绪论 模具是机械制造中技术先进、影响深远的重要工艺装备,它具有生产效率高、材 料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等优点,被广泛应用于汽车、机械、航天、 航空、轻工、电子
8、、电器等行业，更是汽车制造的四大工艺之一。 模具工业是国民经济的基础工业，受到国家和企业的高度重视，发达国家有“模 具工业是进入富裕社会的源动力”的说法，由此可见其受重视的程度。在当代， “模 具就是经济效益”的观念已经被越来越多的人接受。模具的技术水平在很大程度上取 决于人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定着产品的质量、经济效益以及 新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 利用冲压模具生产能够保证产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中 不会破坏产品表面。用模具生产零部件具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低 以及节约能源和材料等一系列优点。
9、而模具则是大批量生产同形状产品的工具，是 生产各种工业产品的重要工艺装备。 冲压技术的发展现状及方向： (1) 精密冲裁：普通冲裁件有断面粗糙、精度低等缺点，而精密冲裁可以使零件 有光洁的断面和较高的精度。 (2) 快速经济模具技术的推广应用：快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅 速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。 (3) 应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零 件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能 和实用性 (4) 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。 (5) 冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。 (
10、6) 成形过程的数值模拟技术会在实用化方向取得很大发展，并与自动化制造系 统很好的集成。 (7) 冲压技术在未来将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小批量多品种混流 生产模式和市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应力。 2 2 2 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析 2.12.1 零件图零件图 该零件是闷盖，如图 2-1： 图图 2-12-1 零件简图零件简图 生产批量：大批量； 材料：20； 材料厚度：4mm。 2.22.2 材料分析材料分析 表表 2-12-1 材料的力学性能材料的力学性能 材料名称牌号材料状态 抗剪强度 （MPa） 抗拉强度 （MPa） 屈服点 （M
11、Pa） 伸长率 （%） 碳素结构钢20已退火28040035550025024 20 钢属于优质碳素结构钢，塑性好，冲裁时裂纹出现得较迟，且弹性变形量较 小，冲裁后的回弹性值亦小，因而零件精度高。综合评定 20 钢具有良好的冷冲压性 能，性能较稳定，并可以通过热处理进行强化，故 20 钢适合拉深。 3 2.32.3 零件结构零件结构 该零件结构形状简单，形状对称，是规则的几何形状 ，在拉深零件中可看成带 凸缘的筒形件，料厚 t=4mm，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径 r=1.5mm 凸缘处 的圆角半径也为 R=1.5mm。 2.42.4 尺寸精度尺寸精度 拉深工艺性对精度的要求是一般情况下，
12、拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下， 不宜高于 IT11 级；零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按 IT14 级确定 工件尺寸的公差，且高度方向的尺寸标注以底部为基准，否则，很难保证尺 74 . 0 0 70 寸精度。 4 3 确定工艺方案确定工艺方案 3.13.1 计算毛坯尺寸计算毛坯尺寸 由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到 拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，如果板料本身的金属结 构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的 现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯
13、尺寸的 时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。 3.1.13.1.1 选取修边余量选取修边余量 ，按下表查表：2 . 1 58 70 d dt 表表 3-13-1 有凸缘圆筒形拉深件的修边余量有凸缘圆筒形拉深件的修边余量 根据零件的尺寸取修边余量 3.5mm。 在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺 措施，则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的 变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯 展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的表面积相等。 对于该零件，可看成带凸缘拉深件。 凸缘的
14、相对直径dt/d 凸缘直径dt 1.5 1.5222.52.5 25 2550 50100 100150 150200 200250 250 1.8 2.5 3.5 4.3 5.0 5.5 6 1.6 2.0 3.0 3.6 4.2 4.6 5 1.4 1.8 2.5 3.0 3.5 3.8 4 1.2 1.6 2.2 2.5 2.7 2.8 3 5 3.1.23.1.2 毛坯直径毛坯直径 当零件底部圆角半径 r 与凸缘转角半径 R 相等，即 r=R 时，坯料直径公式为 =D3.44rd4dHd 2 t =74.36mm585 . 144 . 3 4584702 3.23.2 确定是否需要确定
15、是否需要压边圈压边圈 为了解决拉伸过程中的起皱问题，生产实际中的主要方法是在模具结构上采用压 料装置。常用的压料装置有刚性压料装置和弹性压料装置两种，是否采用压料装置主 要看拉深过程中是否可能发生起皱。在实际生产中可按表 3-2 来判断拉深过程中是否 起皱和采用压料装置。 坯料相对厚度 100% D t %4 . 5%100 36.74 4 %2 按表 3-2 确定不用压边圈。 表表 3-23-2 采用或不采用压料装置的条件采用或不采用压料装置的条件 第一次拉深以后各次拉深 拉深方法 （t/D）100 1 m (t/)100 1n d n m 用拉料装置1.50.61O.8 可用可不用1.52
16、.00.611.50.8 不用压料装置 2.00.6150.8 6 3.33.3 计算拉深次数计算拉深次数 当时，拉深件可一次拉成。否则需要多次拉深，其拉深次数的确定可用查表法推 算法、计算法。此处用推算法。 根据已知条件，由表 3-3 中查得各次的极限拉深系数，然后依次计算出各次拉深 直径，即: ；直到。即当计算所得直径小D 11 md 122 dmd 1nnn dmd ddn n d 于或等于零件直径时，计算的次数即为拉深次数。d 根据表 3-3 查得极限拉深系数，由推算法得：50 . 0 1 m 所以零件只需要一次拉深。58mm37.18mm74.360.50Ddmd 11 表表 3-3
17、3-3 不带压料圈的极限拉深系数不带压料圈的极限拉深系数 坯料的相对厚度（t/D）100极限拉 深 系数 1.52.02.53.03 1 m0.650.600.550.530.50 2 m0.800.750.750.750.70 3 m0.840.800.800.800.75 4 m0.870840.840.840.78 5 m0.900.870.870.870.82 6 m0.900.900.900.85 7 3.43.4 确定工艺方案确定工艺方案 根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序:落 料、拉深。 根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案： 方案一：先
18、进行落料，再拉深，以上工序过程都采用单工序模加工。用此方案， 模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而 且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二：落料、拉深全都在同一个复合模中一次加工成型，采用复合膜生产。此方案 把两个工序集中在一副复合模中完成，使得生产率有了很大的提升。没有中间的取放件过 程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态， 零件表面平整。 方案三：采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且 操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂
19、， 制造周期长，生产成本高。 方案四：采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且 操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂， 制造周期长，生产成本高。 根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案二最适合。即落料、拉深在 同一复合模中完成，这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本 不高，经济合理。 8 4 模具总体结构设计模具总体结构设计 4.14.1 模具类型的选择模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压模。复合模采用倒装式复合模，因其 结构简单、又可以使废料直接从凸凹模内孔推出并且卸料可靠、便于操作、并为机
20、械 化提供了有利条件，所以模具类型为倒装式复合模。 4.24.2 定位方式的选择定位方式的选择 为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置 是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多， 设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步 距采用固定挡料销。 4.34.3 卸料方式的选择卸料方式的选择 卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀三种。卸料板用于卸掉卡箍 在凸模上或凹凸模上的冲裁件或废料。废料切刀是在冲压过程中将废料切断成数块， 避
21、免卡箍在凸模上。 固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，当冲裁料较厚（大于 0.5mm） 、卸料 力较大、平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。且固定卸料板也可 以兼起导料板作用。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用在冲裁料厚在 2 及以下的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。对于落料或成形件的切边，mm 如果冲件尺寸大，卸料力大，可采用废料切刀代替卸料板，将废料切开而卸料。 零件厚 4mm，精度要求不高，卸料力需求较大，由此可知卸料、出件方式的选 择可采用固定卸料板。 9 4.44.4 标准模架和导向零件的选择标准模架和导向零件的选择 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件
22、都固定其上，并承受冲压过程的全部载 荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。 方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所 以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。 方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。 因为导柱安装在后侧，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动 模柄。 方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲 压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。 方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一
23、 个方向送料。 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量， 采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不 受限制，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。即方案二最佳。 10 5 主要工艺参数的计算主要工艺参数的计算 5.15.1 排样、计算条料宽度及步距的确定排样、计算条料宽度及步距的确定 5.1.15.1.1 搭边值的确定搭边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作 用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大， 浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，
24、不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉 入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命或影响送料工作。 搭边值通常由经验确定，表 5-1 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 本材料用到 20 钢，属低碳钢，由下表查得搭边值: 表表 5-1 搭边搭边和和数值数值 1 aa 圆件及 r2t 的工件 矩形工件边长 L50mm 矩形工件边长 L50 或 r2t 的工件mm 材料厚度 工件间 1 a沿边a工件间 1 a沿边a工件间 1 a沿边a 0.25 0.250.5 0.50.8 0.81.2 1.21.6 1.62.0 2.02.5 2.53.0 3.03.5 3.54.0 4.05.0 5.012 1.8
25、 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 根据制件厚度与制件
26、的排样方法可以查表 5-1 得，搭边值工件间 =3.6mm，=3.6mm 。 1 aa 11 5.1.2 条料宽度的确定条料宽度的确定 条料宽度 （5-1） 0 )2D( a 式中：D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 侧搭边值a 表表 5-25-2 条料宽度公差条料宽度公差 材料厚度 t/mm 条料宽度 B/mm 1122335 500.40.50.70.9 501000.50.60.81.0 1001500.60.70.91.1 1502200.70.81.01.2 2203000.80.91.11.3 查表 5-2 可得条料宽度偏差的下偏差（）为-1.1mm 0 1 . 1 )6 . 3236
27、.74(B mm 0 1 . 1 56.81 送料进距 （5-2） CS 式中：C导料板与条料之间的最小间隙（mm） 查表 5-3 得 5mmC 556.81S mm56.86 12 表表 5-35-3 导料板与条料之间的最小间隙导料板与条料之间的最小间隙 Cmin（mm） 无侧压装置时 c1有侧压装置时 c1 100 以下100200200300100 以下100 以上 0.510.50.5158 120.51158 230.51158 340.51158 450.51158 5.1.3 排样方法排样方法 排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响制件的质量、模具的寿命、制件 的生产率和模具
28、的成本等技术、经济指标。 根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种， 根据制件在条料上的布置形式，排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等 多重形式。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而 且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所 产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边 切断时） ，不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断 面质量。 根据我设计的零件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑，排样方法采用有废料 直排法，如下图所示。 方 式
29、条料 宽 度 B 材 料 厚 度 t 13 图图 5 51 1 排样图排样图 5.1.45.1.4 利用率的计算利用率的计算 在冲压生产中，冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样，排样是否合理直 接影响到材料的经济利用。冲压生产的成本中，毛坯材料费用占 60%以上，排样的目 的就是在于合理利用材料。评价排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。其计算 公式如下： 一个步距内材料利用率公式: （5-3）100% BS An 1 %100 56.8656.81 27014 . 3 2 57% 式中：A一个步距内冲裁件的实际面； B条料宽度； S步距； 一个步距内冲件数。 1 n 14 5.25.2
30、 计算工艺力、初选设备计算工艺力、初选设备 5.2.15.2.1 计算工艺力计算工艺力 根据总体结构可知，冲压力包括冲裁力和卸料力、推件力。冲裁力是选择设备吨 位和设计、检验模具强度的一个重要依据。 系数 K 是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分 布不均） ，润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数 K， 一般取 K=1.3。 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 20 的抗剪强度为 280400MPa,取 =340MPa。 表表 5-45-4 各冲裁力各冲裁力 项目分类项目公式结果备注 落料力 落 F KLt 公 F 388.61KN =340MP
31、a k=1.3 L=219.8mm 拉深力 公 F b t )dD(25 . 1 F 拉 92.98KN D=74.36mm d=58mm t=4mm =425 b 卸料力 卸 FFKF X 公 15.54KN =0.04XK 推件力 T F FnKF T公 174.87KN =0.45 T F 1 t h n 顶件力 D FFKF DD 19.43KN =0.05 D F 冲压力 总冲压力 公 F 公公公公公 FFFFF 598.45KN 15 由于冲裁模具采用固定卸料装置和自然落料方式。故 公公公公公 FFFFF 表表 5-55-5 部分常用冲压材料的力学性能部分常用冲压材料的力学性能 材
32、料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服强度 Q195未退火2603203204002833200 Q235未退火3103803804702125240普通碳素钢 Q275未退火4005005006201519280 08F已退火22031028039032180 08已退火26036033045032200 10已退火26034030044029210 20已退火28040036041025250 45已退火44056055070016360 优质碳素结 构钢 65Mn已退火60075012400 表表 5-65-6 卸料力、推件力和顶件力系数卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mmK
33、xKtKd 钢 0.1 0.10.5 0.50.25 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜，黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 注：对于表中的数据，厚的材料取小直，薄材料取大值。 15 16 5.2.25.2.2 初选压力机初选压力机 选择压力机公称压力时，应该使落料力和拉深力分别在压力机的许用公称压力范 围内，而不是简单的将落料力与拉深力相加后去
34、选择压力机。拉深力出现在落料力之 后，因此最大冲压力出现在冲裁阶段落料时，欲使压力机的精度高保持良好的工作状 态，最好在公称压力的 80%以下使用。 落料时： 748.06KN 80% 598.45 80% F F 公 公公 拉深时： 工艺总冲压力 = 公z FFKN92.98 应选的压力机公称压力取为 1.7，则公称压力为： z公公 F1.81.6P 158.07KN1.7FP z 公公 根据冲模设计速查手册表 7-11，可预选选择压力机型号 JH21-80，公称压力 为 800KN 的开式固定台压力机。 17 5.35.3 计算压力中心计算压力中心 冲裁时冲裁力的合力作用点称为压力中心。在
35、设计模具时，要求模具的模柄中心 （一般情况也是凹模几何中心）与压力中心重合。对要求不高或冲裁力较小或间隙较 大的模具，压力中心也不允许超出模柄投影面积范围。模具的中心与冲裁力的中心重 合时，可延长模具的寿命，又不至于损坏压力机，因此有必要计算出冲裁力的中心， 应尽可能的使它与压力机的滑块中心一致，否则会产生一个附加力矩，使模具产生偏 斜，间歇不均匀，并使压力机和模具的导向机构产生不均匀磨损，刃口迅速变钝。我 的制件简图如图 5-2 所示: 图图 5-25-2 压力中心图压力中心图 结论：根据制件的工艺分析，冲裁件是内外周边形状对称的圆形工件，则图形的 几何中心就是其压力中心,其坐标值为(0,0
36、)。 18 5.45.4 计算凸、凹模刃口尺寸及公差计算凸、凹模刃口尺寸及公差 凸凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响拉深件生产的技术经济效果，是拉深模 设计的重要环节，须根据拉深的变形规律、拉深模的磨损规律和经济的合理性综合考 虑。根据制件分析中，其尺寸精度要求较高，以及学校加工设备的精密性等因素方面 考虑，该模具采用单配加工方法。 5.4.15.4.1 拉深间隙的确定拉深间隙的确定 拉深模的凸凹模之间间隙对拉深力、零件质量、模具寿命等都有影响。间隙小拉 深力大、模具磨损大，过小的间隙会使零件严重变薄甚至拉裂；但间隙小，拉深件回 弹小，精度高。间隙过大，坯料容易起皱，拉深件锥度大，精度差。因此
37、，生产中应 根据板料厚度及公差、拉深过程板料的增厚情况、拉深次数、零件的形状及精度要求 等，正确确定拉深模间隙。 无压料圈的拉深模，其间隙为 （5-4） max t ) 1 . 11 (2/Z 式中：Z/2拉深模的单边间隙； 板料厚度的最大极限值； max t 对于系数 11.1，小值用于末次拉深或精密零件的拉深；大值用于首次和中间各 次拉深或精度要求不高零件的拉深。 Z=8 （1）落料刃口尺寸的计算： 当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸为： （5-5） d 0maxd )XD(D 048 . 0 0 08 . 0 75 . 0 36.74 mm 048 . 0 0 3 . 7
38、4 19 （5-6） 0 p mindp )Z(DD 0 032 . 0 )32 . 0 3 . 74( mm 0 032 . 0 98.73 式中：、分别为落料凹、凸模刃口尺寸； d D P D 落料件外径的最大极限尺寸； max D 冲裁件制造公差； X磨损系数，其值在 0.51 之间，与拉深件精度等级有关； 最小初始双面间隙； min Z 、分别为凹、凸模的制造公差，取=0.6（） d p d minmax ZZ =0.4()； p minmax ZZ （2）拉深部分凹凸模尺寸的计算： 当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为： （5-7） T D 0 05 . 0 xDma
39、x ）（ 0 05 . 0 )(05 . 0 75 . 0 54 mm 0 05. 0 04.54 （5-8） A D 08. 0 0 )(ZDT 08 . 0 0 )(4296.53 mm 08 . 0 0 96.61 式中：为落料凹模尺寸； A D 为落料凸模尺寸； T D D落料件外径的最大极限尺寸； max 拉深件制造公差； 20 Z凹凸模间隙，Z=(11.1）t，取 Z=2t； X磨损系数，其值在 0.51 之间，与冲裁件的精度等级有关。 查表得，落料凹模制造公差等级选择 IT8 级，凸模制造公差等级选择 IT7 级。 表表 5- -8 拉深凸模制造公差拉深凸模制造公差与凹模制造公差
40、与凹模制造公差 T A 注：凸模的制造公差在必要时可提高至IT6-IT8 级（ GB1800-79） 。若零件公差在IT13 级以下， 则制造公差可以采用IT10 级 。 拉深件直径 d 2020100100 材料厚度 t A T A T A T 0.50.020.010.030.02 0.51.50.040.020.050.030.080.05 1.50.060.040.080.050.010.06 21 6 模具的结构设计模具的结构设计 6.1 工作零件设计工作零件设计 6.1.1 落料凹模的设计落料凹模的设计 （1）凹模厚度 H=Kb （6-1） mm78.23 3 . 7432 . 0
41、 取 H=32mm。 （2）凹模壁厚 （6-2）H)25 . 1 (C mm644832)25 . 1 ( 取 C=48mm。 式中：b凹模刃口的最大尺寸（mm） ； K系数 （查冲压模具设计与制造表 2.95） （3）凹模长度 （6-3）2CDL mm 3 . 170482 3 . 74 取 L=160mm。 凹模的材料选用 T10，工作部分热处理淬硬HRC。6058 表表 6- -1 系数系数 K K 值值 材料厚度 t/mm B/mm 0.51233 500.30.350.420.50.6 501000.20.220.250.350.32 1002000.150.180.20.240.3
42、 2000.10.120.150.180.22 22 表表 6- -2 矩形和圆形凹模的外形尺寸（矩形和圆形凹模的外形尺寸（GB2858-81） 矩形凹模的宽度和长度 BL 矩形和圆形凹模厚度 H 6350 636310、12、14、16、18、20 8063、8080、10063 10080、100100、12580 12、14、16、18、20、22 125100、125125、14080、1408014、16、18、20、22、25 140125、140140、160100、160125 160140、200100、200125 16、18、20、22、25、28 160160、2001
43、40、200160 250125250140 16、20、22、25、28、32 200200、250160、250200、280160 18、22、25、28、32、35 250 250、280200、280250、31520020、25、28、32、35、40 31525020、28、32、35、40、45 6.1.2 拉深凸模的设计拉深凸模的设计 拉深凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构， 并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在固定板上，用销钉定位。凸 模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸模的材料选用Cr12MoV， 工作部分热处
44、理淬硬。HRC6260 对于拉深凸模的工作深度，必须从几何形状上做的正确。为了使零件容易在拉深 后被脱下，在凸模的工作深度可以作成一定锥度。52 为了防止拉深件被凹模内压缩空气顶瘪及拉深件与凸模之间发生真空现象而紧箍 在凸模上，故在凸模上设计通气孔，以使拉深后容易从凸模上取下。根据凸模尺寸取 出气孔直径，数量为 2 个。5.6mmd （6-4） 公1 H)8(0.6公0.h mm 6 . 25 2 . 1932)8 . 06 . 0( 23 L= （6-5）hhh 21 =20+16+14=50mm 式中：凸模固定板厚度（mm） ； 1 h 固定卸料板厚度（mm） ； 2 h 增加长度。它包括
45、凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度（0.51mm） h 凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取 1020mm。 6.1.3 凸凹模凸凹模的设计的设计 该复合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作为落料凸模内形又作为拉深凹模， 并且内、外形刃口部分都为非圆形，为便于凸凹模与凸模固定板的配合，凸凹模的安 装部分设计成便于加工的长圆形。 凸凹模的自由长度为：L=凸凹模固定板厚度+橡胶安装高度+固定卸料板厚度+材 料厚度+凸凹模工作高度=20+28+16+4+4=72mm。 6.2 卸料部分的设计卸料部分的设计 本模具卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同，选用固定卸料板，卸料力大， 卸料可靠，兼起导板
46、作用时，一般按 H7/h6 配合制造，但应保证导板与凸模之间间隙 小于凸、凹模之间的冲裁间隙，以保证凸、凹模的正确配合。其厚度查表选择，固定 卸料板厚度为 16mm，采用 Q235 钢制造，热处理淬火硬度 4548HRC，卸料板标记： 160mm。160 卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 10mm,螺纹部分为 M107mm,卸料螺钉 尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。 24 6.3 定位零件的设计定位零件的设计 6.3.1 挡料销挡料销 挡料销起定位作用，用它挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料送进距离。它可分为 固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。 本模具选用固定挡料销，它制
47、造简单、使用方便。固定挡料销的位置可以由： （6-6）0.1d/2)X-(D-CE 0 式中：C送料步距； D在送料方向上工件的尺寸二分之一； 压力中心； 0 X 挡料销头部直径；d 根据公式（6-6）得： 1 . 02/8018.3796.77E mm86.44 即固定挡料销的位置在距离压力中心 44.86mm 处，采用 45 钢制造，热处理硬度 HRC，查标准选、GB/T2866.1 的固定挡料销。4843A3610 6.3.2 导料销的选用导料销的选用 设计导料销时，应注意以下几点： （1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。 （2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。 （3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一 位基准，避免累积误差。 查模具设计手册该模具导料销的直径为。mm6D 标记、45、热处理 4348HRC。10688GB699 25 导料销距离公式： （6-7）RB/2A 式中：R导料销工作部位的半径（mm） ，得 R=5mm； 根据公式（6-7）得： mm25.45A 图图6-1 导料销导料销